A wannan zamani na fasahar sadarwa da kwamfuta, bayanai sun zama muhimmin ginshiƙi da ke tafiyar da rayuwar ɗan Adam ta fannoni daban-daban. Daga sadarwa, ilimi, kasuwanci, kiwon lafiya zuwa harkokin gwamnati da binciken kimiyya, duk suna dogara ne da amfani da bayanai. Waɗannan bayanai suna kasancewa a siffofi daban-daban kamar rubutu, hotuna, sauti, bidiyo da manhajojin kwamfuta. Saboda yawan amfani da su, suna ƙara girma kuma suna buƙatar sarari mai yawa don adanawa da watsawa.
Yayin da fasaha ke ci gaba, yawan bayanan da ake samarwa yana ƙaruwa cikin sauri sosai fiye da yadda aka taɓa gani a tarihin ɗan Adam. A kowace daƙiƙa, ana samar da miliyoyin hotuna, bidiyo da sakonni a intanet, sannan ana adana su a cikin manyan rumbunan bayanai. Wannan yawaita ya haifar da babbar matsala ta yadda za a adana su ba tare da sun cinye sarari mai yawa ba, tare da tabbatar da cewa ana iya tura su cikin sauri da inganci.
Ma’anar fasahar matse bayanai
Fasahar matse bayanai wata hanya ce da ake amfani da ita wajen rage girman fayil ko bayanai domin su ɗauki sarari kaɗan fiye da yadda suke a asali, ba tare da rasa muhimmancin bayanin gaba ɗaya ba, ko kuma a wasu lokuta a rage ɗan inganci kaɗan gwargwadon nau’in matsewar da ake amfani da ita. Wannan tsari yana nufin cewa bayanai ba sa ɓacewa gaba ɗaya, sai dai ana tsara su ta yadda za su zama ƙanana kuma masu sauƙin adanawa da watsawa.
A cikin tsarin kwamfuta, ana mayar da dukkan bayanai zuwa tsarin binary wanda ya ƙunshi lambobi biyu kawai, wato sifili da ɗaya. A nan ne ake nazarin bayanan domin gano wuraren da ake maimaituwa ko sassan da za a iya rage su ba tare da lalata ma’anar asali ba. Wannan yana ba da damar rage girman fayil sosai, musamman a hotuna, bidiyo da sauti, inda bayanai ke da yawa sosai.
Manufar wannan fasaha ita ce sauƙaƙa amfani da bayanai a rayuwar yau da kullum. Idan ba a samu fasahar matse bayanai ba, yawancin fayil-fayil za su yi girma sosai har zai zama wahala a adana su ko aika su ta intanet cikin sauri. Saboda haka, wannan fasaha tana taka muhimmiyar rawa wajen tabbatar da cewa bayanai suna tafiya cikin sauƙi, suna ɗaukar sarari kaɗan, kuma suna kasancewa cikin inganci mai karɓuwa ga mai amfani.
Bukatar fasahar matse bayanai
Bukatar fasahar matse bayanai ta taso ne sakamakon manyan ƙalubale da suka bayyana tun farkon ci gaban fasahar kwamfuta da sadarwa. A farkon zamani, na’urorin adana bayanai suna da ƙarancin sarari sosai, kuma hanyoyin sadarwa suna da rauni wajen ɗaukar manyan fayil-fayil. Wannan ya sa ake fuskantar matsaloli wajen adana bayanai masu yawa ko kuma aika su daga wannan wuri zuwa wani.
Ƙarancin ma’ajiya
Ɗaya daga cikin manyan dalilan da suka haifar da wannan bukata shi ne ƙarancin sararin ajiya. A wancan lokaci, rumbunan adana bayanai ba su da girma, kuma farashinsu yana da tsada sosai. Saboda haka, idan fayil-fayil suka yi girma, yana nufin za su cika sarari cikin sauri, wanda zai hana adana ƙarin bayanai. Wannan matsala ta sa aka fara tunanin yadda za a rage girman bayanai ba tare da rasa su ba.
Jinkirin sadarwa
Haka kuma, jinkirin sadarwa ya kasance wata babbar matsala. A lokacin da intanet da hanyoyin sadarwa ke kan matakin farko, saurin aika bayanai ya yi ƙasa sosai. Idan an tura manyan fayil-fayil, suna ɗaukar lokaci mai tsawo kafin su isa inda ake so. Wannan ya sa aka fara buƙatar hanyar da za ta rage girman bayanai domin su riƙa tafiya cikin sauri.
Rashin ƙarfin bandwidth
Bugu da ƙari, ƙarancin bandwidth, wato ƙarfin hanyar sadarwa, ya taka muhimmiyar rawa wajen haifar da wannan fasaha. Hanyoyin sadarwa na farko ba su da ƙarfin ɗaukar manyan bayanai lokaci guda, wanda hakan ke haifar da cunkoso da jinkiri. Saboda haka, fasahar matse bayanai ta zama hanya mai muhimmanci da ke rage nauyin bayanai kafin a tura su, domin su dace da iyakar ƙarfin tsarin sadarwa.
Tarihin ƙirƙirar fasahar matse bayanai
Tarihin fasahar matse bayanai yana da alaƙa kai tsaye da cigaban fasahar kwamfuta da sadarwa, domin duk lokacin da fasaha ta fara bunƙasa, matsalar adanawa da watsa bayanai ma tana ƙaruwa tare da ita. Saboda haka, buƙatar rage girman bayanai ta fara bayyana tun daga farkon amfani da kwamfuta, inda aka fara neman hanyoyin da za su sa a iya amfani da sarari da bandwidth cikin inganci ba tare da ɓarnatarwa ba.
Zangon farko
A farkon zamanin kwamfuta, fasahar adana bayanai ba ta da inganci sosai idan aka kwatanta da abin da ake da shi a yau. A wannan lokaci, na’urorin adana bayanai suna da ƙarancin sarari, kuma hanyoyin sarrafa bayanai suna da iyaka. Saboda haka, masana fasaha sun fara amfani da wasu sauƙaƙan dabaru na rage yawan bayanai domin su dace da ƙaramin sarari da ake da shi.
Ɗaya daga cikin hanyoyin farko da aka fara amfani da su shi ne cire maimaitattun bayanai a cikin rubutu ko bayanai masu kama da juna. Misali, idan wani harafi ko kalma ta maimaitu sau da yawa, ana maye gurbinta da wata alama ko lamba domin rage girman bayanin gabaɗaya. Wannan hanya ba ta da cikakken tsari kamar yadda ake da shi a yau, amma ta kasance ginshiƙi mai muhimmanci wajen fara tunanin samar da fasahar matse bayanai.
Haka kuma, a tsarin sadarwa na farko, ana ƙoƙarin aika bayanai ta hanyar rage abin da ake aikawa zuwa mafi ƙarancin da zai iya isar da ma’ana. Wannan ya nuna cewa tun kafin a kirkiro algorithms na zamani, an riga an fahimci muhimmancin rage bayanai domin sauƙaƙa aiki.
Zangon tsakiya
Zangon tsakiya ya kawo babban sauyi a fannin fasahar matse bayanai, domin a wannan lokaci aka fara ƙirƙirar ingantattun algorithms da suka zama tushen fasahar zamani. Ɗaya daga cikin shahararrun algorithms da aka ƙirƙira shi ne Huffman coding. Wannan algorithm yana aiki ne ta hanyar ba wa haruffa ko bayanai masu yawan maimaituwa ƙananan lambobi, yayin da waɗanda ba sa yawaita ake ba su manyan lambobi. Wannan tsari ya rage girman bayanai sosai ba tare da rasa ma’ana ba.
Huffman coding ya zama ginshiƙi mai muhimmanci saboda ya nuna yadda za a iya amfani da ilimin lissafi wajen rage bayanai cikin tsari mai inganci. Maimakon a adana kowane harafi da cikakkiyar wakilcinsa, ana amfani da tsarin da ke la’akari da yawan maimaituwa, wanda ke rage girman fayil sosai.
Wani muhimmin cigaba a wannan zamani shi ne LZW (Lempel-Ziv-Welch) algorithm. Wannan tsarin yana aiki ne ta hanyar gano maimaitattun jerin bayanai a cikin fayil, sannan ya maye gurbinsu da lambobi ko alamomi. Wannan yana da matuƙar amfani musamman a fayil-fayil na rubutu da hotuna, inda ake samun maimaituwa mai yawa.
Zangon yanzu
A yau, fasahar matse bayanai ta zama muhimmin ɓangare na dukkanin tsarin fasahar zamani. Yawaitar amfani da intanet, wayoyin hannu, kafafen sada zumunta, da ayyukan multimedia ya sa ake samar da bayanai masu yawa fiye da kowane lokaci a tarihin ɗan Adam. Saboda haka, fasahar matse bayanai ta zama dole domin tabbatar da cewa waɗannan bayanai suna iya gudana cikin sauƙi.
A hotuna, ana amfani da fasahar matse bayanai domin rage girman fayil ba tare da rage ingancin hoto sosai ba. Wannan yana ba da damar adana hotuna masu yawa a wayoyi da kuma aika su cikin sauri ta intanet. A bidiyo kuwa, fasahar matse bayanai tana da matuƙar muhimmanci, domin bidiyo yana ɗauke da bayanai masu yawa sosai a kowace daƙiƙa. Idan ba a matse su ba, zai zama kusan ba zai yiwu a kalla ko tura su ta intanet ba.
A bangaren sauti kuma, fasahar matse bayanai tana ba da damar rage girman waƙoƙi da rikodi ba tare da lalata ingancin sauti sosai ba. Wannan shi ne ya sa ake iya sauke waƙoƙi cikin sauri a wayoyi da kwamfutoci.
Nau’o’in fasahar matse bayanai
Fasahar matse bayanai ta kasu kashi biyu manya dangane da yadda take sarrafa bayanai da kuma yadda take rage su. Wannan rarrabuwar tana da matuƙar muhimmanci domin tana bayyana yadda ake samun daidaito tsakanin rage girma da kuma kiyaye inganci.
Lossless compression
Wannan shi ne hanyar da ake rage girman fayil ba tare da rasa wani ɓangare na ainihin bayanin ba. Wannan yana nufin cewa duk bayanan da aka rage za a iya dawo da su daidai kamar yadda suke a asali ba tare da wani canji ba. A wannan tsarin, ana amfani da dabaru kamar gano maimaitattun bayanai da maye gurbinsu da alamomi ko lambobi, amma ana tabbatar da cewa babu wani bayani da ya ɓace. Wannan yana da matuƙar muhimmanci musamman a wuraren da ake buƙatar cikakken daidaito, kamar takardu na hukuma, manhajojin kwamfuta, da bayanan kimiyya.
Misalai na wannan nau’i sun haɗa da fayil-fayil na ZIP da PNG. A cikin ZIP, ana matse fayil-fayil domin su ɗauki sarari kaɗan, amma idan aka buɗe su, suna dawowa kamar yadda suke a asali. Haka kuma, PNG ana amfani da shi a hotuna inda ake buƙatar inganci mai kyau ba tare da asara ba.
Lossy compression
A wannan nau’i, ana rage girman bayanai ta hanyar cire wasu ɓangarori da ba su da muhimmanci sosai domin rage nauyi. Wannan yana nufin cewa ba za a iya dawo da bayanan gabaɗaya kamar yadda suke a asali ba, amma ana kiyaye mahimman sassa da ke da muhimmanci ga mai amfani. Wannan nau’i yana da matuƙar amfani a multimedia, musamman hotuna, bidiyo da sauti.
A nan, ana cire wasu ƙananan bayanai da ido ko kunne ba zai iya lura da su sosai ba, domin rage girman fayil. Misali, JPEG a hotuna yana rage wasu launuka ko cikakken bayanin hoto domin rage girma. Haka kuma, MP3 a sauti yana cire wasu mitoci na sauti da ba sa tasiri sosai ga jin sautin. Wannan tsarin yana da matuƙar amfani saboda yana ba da damar adanawa da watsa manyan fayil-fayil cikin sauri, duk da cewa akwai ɗan asarar inganci kaɗan.
Yadda fasahar matse bayanai ke aiki
Fasahar matse bayanai tana aiki ne ta hanyar nazarin bayanai da gano tsarin da ke cikinsu. Ana mayar da dukkan bayanai zuwa tsarin binary na sifili da ɗaya, sannan a bincika wuraren da ake maimaituwa ko sassan da za a iya rage su.
A wasu lokuta, ana ba da gajerun wakilci ga bayanai masu yawan maimaituwa, yayin da waɗanda ba sa maimaituwa ake barinsu da tsawo. Wannan yana rage jimillar girman fayil gaba ɗaya.
Haka kuma, ana amfani da dabarun gano jerin bayanai masu kama da juna, sannan a maye gurbinsu da wata alama guda ɗaya. Wannan yana da matuƙar tasiri wajen rage girman fayil, musamman a rubutu da hotuna.
Muhimmancin fasahar matse bayanai
Muhimmancin wannan fasaha yana bayyana ne a rayuwar yau da kullum, domin duk wani amfani da intanet ko na’urorin zamani yana dogara da ita. Idan ba a samu wannan fasaha ba, zai zama da wahala a adana ko tura manyan bayanai.
Ta hanyar matse bayanai, ana rage girman fayil, wanda ke ba da damar adana bayanai masu yawa a cikin ƙananan na’urori kamar wayoyin hannu da kwamfutoci. Haka kuma, yana sa watsa bayanai cikin sauri, wanda ke inganta amfani da intanet.
Bugu da ƙari, yana rage amfani da bandwidth, wanda ke hana cunkoso a hanyoyin sadarwa. Hakanan yana taimakawa wajen rage kuɗin ajiya da inganta aikin na’urori.
Amfanin fasahar matse bayanai
A aikace, wannan fasaha tana da matuƙar amfani a rayuwa. A manhajojin sadarwa kamar WhatsApp, ana matse hotuna da bidiyo kafin a tura su. A YouTube kuwa, ana matse bidiyo domin su yi aiki cikin sauƙi ba tare da jinkiri ba.
A wayoyin hannu, duk hoton da aka ɗauka ana matse shi kafin a adana shi, domin a samu sarari mai yawa. Haka kuma a kafafen sada zumunta kamar Facebook da Instagram, ana amfani da wannan fasaha wajen lodawa da sauke bayanai cikin sauƙi.
Kalubale da matsaloli
Duk da fa’idar da take da ita, fasahar matse bayanai tana da wasu ƙalubale. A lossy compression, ana iya rasa ingancin hoto ko sauti idan aka matse shi sosai. Hakanan, wasu bayanai ba za a iya dawo da su gaba ɗaya ba idan an cire su.
Wasu algorithms na matse bayanai suna buƙatar ƙarfin kwamfuta mai yawa, wanda ke iya rage saurin aiki. Haka kuma, akwai wahalar daidaita tsakanin rage girman fayil da kiyaye inganci.
Makomar fasahar matse bayanai
A nan gaba, ana sa ran wannan fasaha za ta ƙara inganta sosai tare da taimakon ƙirƙirarriyar basira da fasahar zamani. Za a samu algorithms da za su iya rage bayanai a ainihin lokacin da ake amfani da su. Haka kuma, a cikin fasahohin cloud computing, 5G, da virtual reality, wannan fasaha za ta zama ginshiƙi mai muhimmanci wajen tabbatar da saurin aiki da rage nauyin bayanai a duniya mai cike da bayanai.
Manazarta
Gonzalez, R. C., & Woods, R. E. (2018). Digital image processing (4th ed.). Pearson.
Huffman, D. A. (1952). A method for the construction of minimum-redundancy codes. Proceedings of the IRE, 40(9), 1098–1101.
Sayood, K. (2017). Introduction to data compression (5th ed.). Morgan Kaufmann.
Salomon, D. (2007). Data compression: The complete reference (4th ed.). Springer.
National Institute of Standards and Technology. (2020). Data storage technologies and systems.
Sharuɗɗan Editoci
Duk maƙalun da ku ka karanta a wannan taska ta Bakandamiya, marubuta, manazarta da editocinmu ne suka rubuta tare da sa idon kwamitin ba da shawara na ƙwararru. Kuma kowace maƙala da aka buga ta bi muhimman matakai na tantancewa don ganin cewa bayanan dake cikinta sun inganta.
Idan kuma an ga wani kuskure a cikin kowace maƙalarmu, a sanar da mu. Za mu yi bincike sannan mu gyara gwargwadon fahimtarmu.